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柱塞泵作为液压系统的动力源元件,以其配合精度高、密封效果好、工作压力大等优点,被广泛应用于大功率、大流量的工作场合。为了配合不同的使用工况,达到节约能源的目的,柱塞泵的变量调节机构需要根据工作负载的变化随时改变输出流量,以充分利用原动机的输出功率。同时随着控制智能化和生产自动化的技术潮流,液压系统的数字化嵌入是液压技术发展的重要方向。 首先,本文深入研究了K3V系列双联轴向柱塞泵的机液式变量调节机构的工作过程和调节特性,重点分析了补偿活塞采集的工作负载压力与弹簧力之间的平衡结构,以及反馈拨叉打开伺服阀油路和自动关闭阀口的全部运动过程,并对恒功率调节过程进行了数学建模与仿真分析。同时验证了并联双弹簧结构拟合恒功率双曲线的逼近程度较高,调节性能基本可以满足使用要求。 其次,文章对原有的机液式调节机构进行了数字化改进,包括液压系统和电控系统的设计。通过对双联式柱塞泵现有的分功率控制策略、总功率控制策略和交叉功率控制策略的优缺点进行了研究,同时还对步进电机、高速开关阀、电磁比例阀和液压伺服阀等电控执行机构进行了对比分析,提出了使用步进电机驱动的交叉功率控制策略控制双联轴向柱塞泵的变量控制方法。针对现有的主泵体结构尺寸和工作负载等参数,设计了液压油路和电控系统控制电路。接着对改进后的数字式变量机构建立了数学传递函数,使用Matlab/Simulink分析模块对原机液变量调节机构和改进后的数字式变量调节机构的响应特性和调节特性进行了仿真模拟,得到特性曲线。 最后经过实验验证和数据分析得到结论,数字化改进的变量调节机构响应速度更快,超调量更小,稳定性更好,并且可以接受数字化脉冲信号,为液压泵的智能化控制提供了良好的条件。